Акустические основы РТП

Резонанс – это, как известно, усиление звука (Греков, 1952). Законы резонанса человек тысячелетиями использовал в конструкции музыкальных инструментов (флейты, рожки, дудки, свирели, арфы и т. п.).

Согласно теории музыкальной акустики, любой музыкальный инструмент – щипковый, ударный, струнный, духовой – это резонатор, усиливающий основной тон и/или обертоны возбудителя звука (Музыкальная акустика, 1954; Алдошина, Приттс, 2006).

Согласно резонансной теории речеобразования Гельмгольца (Helmholtz, 1913) и современных теорий (Сорокин, 1985; Fant, 1970), речеобразующий тракт говорящего (ротоглоточная полость) – также резонатор, усиливающий группы обертонов голосового источника (гортани), т. е. характерные для каждой гласной форманты, по которым гласные и распознаются на слух.

Наконец, согласно резонансной теории пения, голообразующий тракт певца – это уже более сложная система резонаторов, включающая ротоглоточный, надгортанный, грудной и др. резонаторы, усиливающие обертоны гортани и образующие, кроме речевых формант, две особо выраженные певческие форманты, придающие голосу певца силу, громкость и специфические тембровые качества (Ржевкин, 1936, 1956; Морозов, 1962, 1964, 1967, 1977, 1995, 2001а, 2002, 2008; Sundberg, 1987; и др.).

Напомним, что высокая певческая форманта (ВПФ) – это группа усиленных резонаторами голосового аппарата певца высоких обертонов в области re-sol четвертой октавы (ок. 2400–3200 Гц, точнее re4-mi4 в мужских голосах и fa4-sol4 в женских), придающих голосу звонкость, громкость и полётность.

Низкая певческая форманта (НПФ ) – группа усиленных резонаторами голосового аппарата певца низких обертонов в области sol1-fa2 (ок. 350–700 Гц), придающих голосу силу, мягкость, массивность.

В этой связи акустические спектры речевых и певческих гласных существенно различаются.

Обратимся к примерам. На рис. 1 представлены для сравнения спектры пяти гласных: А, Э, И, О, У, – пропетых на ноте mi малой октавы: А – профессиональным певцом Николаем Охотниковым (ныне нар. арт. СССР, профессор Санкт-Петербургской консерватории им. Н. А. Римского-Корсакова) и Б – невокалистом (скрипачом) Л. Поляком обычным речевым голосом также на тоне mi малой октавы.

Сравнение спектров певческих (А) и речевых (Б) гласных показывает их весьма значительные различия. Певческие гласные имеют четко выраженную высокую певческую форманту (ВПФ, обозначена стрелкой), практически одинаковую для всех гласных по уровню (≈40 %) и частотному расположению (≈2400 Гц). Речевые же гласные имеют в этой области (ВПФ), во-первых, слабые спектральные максимумы, едва достигающие уровня основного тона (обозначен звездочкой *) и ниже, а во-вторых, значительно различающиеся как по уровням, так и частотному расположению.

Низкая певческая форманта в голосе певца представлена значительным усилением второй и третьей гармоники спектра (320–450 Гц), примерно на 15–20 дБ выше относительно уровня основного тона (160 Гц). В речевом же спектре вторая гармоника (320 Гц) практически не отличается по уровню от основного тона голоса (160 Гц), а третья гармоника весьма нестабильна по уровню, что говорит об отсутствии в речевом голосе резонанса в данной области спектра, т. е. отсутствии низкой певческой форманты.

Рис. 1. Огибающие спектров пяти русских гласных, пропетых на ноте mi (165 Гц) высококвалифицированным оперным певцом Н. Охотниковым (А) и невокалистом Л. П-ком (Б), протяжно произнесенных обычным речевым голосом. Вершина ВПФ указана стрелкой, вершина основного тона – звездочкой, гласные обозначены соответствующими буквами.

По горизонтали – средние частоты прозрачности полосовых 1/4-октавных фильтров спектрометра SM1/2i-3a, немецкой фирмы RFT, в Гц; по вертикали – интенсивность спектральных составляющих (дБ над уровн. 1 мВ) (по: Морозов, 1977).

Данным акустическим различиям вокальных и речевых гласных соответствуют значительные различия их слухового восприятия и физиологических механизмов образования. Певческие гласные, в отличие от речевых, звучат мощно, ярко, звонко и тембрально одинаково, что обуславливается одинаково выраженной во всех гласных высокой певческой формантой.

Наличие в голосе певца высокой и низкой певческих формант придает голосу не только приятные на слух эстетические качества, но и такое важнейшее свойство, как полётность, т. е. хорошую слышимость в большом зале, вмещающем зооо и даже 10000 зрителей, как, например, в Метрополитен-опера.

Микрофон в академическом пении по традиции не приветствуется, по причине его неизбежных искажений естественности звука, а главное – певцу с хорошей резонансной техникой микрофон вовсе не нужен . Его голос озвучит любой огромный зрительный зал и легко преодолеет fortissimo оркестра из 120 музыкантов, как, например, голос Н. Охотникова, спектры которого представлены на рис. 1. Этот великолепный бас несколько десятилетий был ведущим солистом Ленинградского оперного театра им. С. М. Кирова (ныне Мариинский театр).

Резонансная теория искусства пения объясняет, по каким законам акустики, физиологии и психологии певец побеждает даже «плохую» акустику зала и оркестр.

Для этого, кстати, певцу вовсе не обязательно обладать сверхмощной физической силой гортани и голосового аппарата в целом. Нередко бывает, что голос, который в небольшом помещении производит на вас впечатление огромной силы, не слышен в большом зале. И наоборот, голос, казалось бы, не слишком большой силы великолепно слышен в большом зрительном зале, заполненном публикой и «режет оркестр» (по образному выражению дирижеров). Таков был голос величайшего из певцов Федора Шаляпина[4], который, по мнению Лаури-Вольпи, знал «драгоценнейший секрет» резонансного пения.

Рисунок 2 поясняет роль высокой певческой форманты (ВПФ) в обеспечении хорошей слышимости голоса Шаляпина (и других певцов, конечно, с хорошо выраженной ВПФ) на фоне музыкального сопровождения. Высокая певческая форманта возвышается над спектром музыкального сопровождения, т. е. как бы «прорезает его».

Рис.2. Сравнительные спектры голоса Ф. Шаляпина и рояля. Романс М. И. Глинки «Сомнение», гласная А во в фразе «…и жА рко с устами сольются…», слове «жА рко», нота mi1. Уровень ВПФ 67,6 %, средняя частота 2597,8 Гц. Как хорошо видно, спектр рояля имеет максимум в низкочастотной области (ок. 240–400 Гц) и постепенно спадает по интенсивности к высоким частотам, а голос Шаляпина, благодаря сильно выраженной ВПФ ок. 2600 Гц, прекрасно слышится на фоне аккомпанемента. ВПФ как бы прорезает звук музыкального сопровождения.

По горизонтали: частота спектральных составляющих (кГц, от 0,1 до 11 кГц и соответствующая этим частотам клавиатура рояля). По вертикали: относительный уровень (дБ).

Рис.3. Сравнение усредненного спектра певческого голоса (1) и порогов слухового восприятия (2) показывает, что высокая певческая форманта (ВПФ ) располагается в зоне максимума слуховой чувствительности (т. е. минимума порогов слуха). Средний спектр речевых звуков (3) имеет максимум в низкочастотной области, т. е. не соответствует максимуму слуховой чувствительности.

Эта особенность обеспечивает певческому голосу значительно большую громкость и слышимость, по сравнению с речевым звуком, в котором ВПФ отсутствует. По горизонтали – частота звука в Герцах, по вертикали – относительная сила звука в децибелах.

Хорошая полётность голоса певца, т. е. слышимость во всех рядах большого концертного зала, объясняется также и особенностями слухового восприятия голоса слушателями, точнее повышенной чувствительностью слуха к восприятию высокой певческой форманты, т. е. звуков с частотой 2000–3000 Гц (см. рис. 3). В этой зоне наш слух примерно на 15–20 дБ более чувствителен, чем к звуком частотой 400–600 Гц, соответствующим низкой певческой форманте. Теоретически это означает, что если из голоса хорошего певца удалить ВПФ, то он сильно потеряет в громкости, не говоря уже о том, что он утратит и эстетическую красоту звучания. Подобные опыты, проделанные мною с голосами Ф. Шаляпина, В. Атлантова, Н. Охотникова, М. Ланца, С. Лемешева и других известных певцов, показали, что голос с удаленной ВПФ теряет в громкости 10–12 дБ даже при условии, если его уравнять по силе с исходным нормальным певческим звуком данного певца.

Напомним, что громкость звука – это субъективное ощущение физической (акустической) силы звуковых волн. Поэтому-то громкость и зависит от того, в какую зону чувствительности нашего слуха попадает физическая энергия звука (Морозов, 1967).

Исходя из этих опытов следует, что певцу крайне важно иметь в своем голосе необходимый уровень ВПФ. А поскольку происхождение ВПФ связано с активностью верхних резонаторов, становится понятным совет выдающихся певцов и опытных педагогов: заботиться о том, чтобы обеспечить головной резонанс не только на верхних нотах, но и на всем диапазоне голоса, включая самые низкие ноты.

Фр. Ламперти: «Звук должен отдаваться в голову, которая для певца исполняет роль гармонической доски [резонатора] на всех ступенях его голоса».

Е. Образцова: «Головной резонаторозвучивает весь голос тембром и является регулирующим центром на всех диапазонах голоса. Это главный наш резонатор. Без него научиться владеть голосом невозможно ».

Дж. Барра: «Тот, кто умеет пользоваться головным резонатором, поет всю жизнь… грудной звук стареет, а головной остается до самой старости».

М. Френи: «Я на всех тонах стараюсь петь одинаково ровно, ищу возможности петь с использованием верхних резонаторов , т. е. петь «в маске». Когда я развиваю это (показывает на область «маски»), то это облегчает пение . Это особенно важно при выступлениях в тех случаях, когда певец себя не очень хорошо чувствует. Пение «в маске» сильно облегчает его, и певец этим как бы помогает себе в этом сам».

Таким образом, помимо эстетической роли, верхний резонатор, формирующий ВПФ, выполняет и важную вокально-техническую роль – обеспечивает хорошую слышимость певческому голосу.

Исследования выявили также немаловажную роль взаимодействия высокой и низкой певческих формант в обеспечении полётности голоса.

В целом экспериментально-теоретические исследования, проведенные нами в рамках РТП показывают, что характерные эстетическиесвойства певческого голоса и такое важнейшее его вокально-техническое профессиональное качество, как полётность, обусловливается взаимодействием трех факторов: 1) наличием в спектре высокой и низкой певческих формант; 2) особенностями спектра музыкального сопровождения и 3) особенностями слухового восприятия звука певческого голоса слушателем.